JPS62144382A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS62144382A JPS62144382A JP60286026A JP28602685A JPS62144382A JP S62144382 A JPS62144382 A JP S62144382A JP 60286026 A JP60286026 A JP 60286026A JP 28602685 A JP28602685 A JP 28602685A JP S62144382 A JPS62144382 A JP S62144382A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributed feedback
- semiconductor laser
- saturable
- regions
- feedback type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、多値の光メモリ機能を有する半導体し／−ザ
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来の技術
近年の光通信および光情報処理分野の急速な発展に伴い
、光信号のレベルにより素子の状態を変化し、かつその
状態を保持するいわゆる光メモリ素子が広く研究開発さ
れている。
、光信号のレベルにより素子の状態を変化し、かつその
状態を保持するいわゆる光メモリ素子が広く研究開発さ
れている。
従来、光メモリ素子については半導体レーザの双安定動
作を用いて、第４図に示す構成のものが報告されている
（例えば昭和５９年度電子通信学会総合全国大会予稿集
５ｉ７−１３ 日本電気小田切等）。
作を用いて、第４図に示す構成のものが報告されている
（例えば昭和５９年度電子通信学会総合全国大会予稿集
５ｉ７−１３ 日本電気小田切等）。
第４図において、１１は電極、１２ばＩｎＰ 基板、１
３はＩｎＧａＡｓＰ 活性層、１４ばＩｎＧａＡｓＰ
導波層、１５はＩｎＰ クラッド層、１６はレーザ部
制御電極、１８は可飽和吸収領域制御電極である。図中
工ＬＤは電極７に流すレーザ制御電流、よりは電極８に
流す可飽和吸収領域制御電流である。
３はＩｎＧａＡｓＰ 活性層、１４ばＩｎＧａＡｓＰ
導波層、１５はＩｎＰ クラッド層、１６はレーザ部
制御電極、１８は可飽和吸収領域制御電極である。図中
工ＬＤは電極７に流すレーザ制御電流、よりは電極８に
流す可飽和吸収領域制御電流である。
第５図、第６図を用いて第４図の双安定レーザ素子の動
作を示す。第５図はＩｂを一定の値に制御してＩＬＤを
変化させた時の光出力の変化を示しており、その特性は
矢印の向きにヒステリシス特性を有する。この現象を一
般に双安定現象と呼び、■ＬＤの履歴により一定の工Ｌ
Ｄ に対して光出力が２つの値を有する。例えば工ＬＤ
のバイアス値ＩＬＤ、ＢｉａＢ をヒステリシスル
ープの内部に設定する（第５図器間）と、光出力はＡ点
とＢ点の２つの状態をとり得る。Ａ点の状態にある時に
第４図中に示すように素子の可飽和吸収領域側からある
強度レベル以上の光信号を入射すると可飽和吸収領域の
吸収量が飽和することによって透明化しＡ点からＢ点に
安定状態が移行する（第６図参照）。いったんＢ点に移
行すると素子の出力光強度ＰＢは、入射光強度を変化し
ても一定値を保持する。Ｂ点からＡ点にリセットするの
は工ＬＤをヒステリシスループ以下に設定することによ
り行なうことができ、以上説明した双安定ＤＦＢレーザ
素子は光メモリとして用いることができる。
作を示す。第５図はＩｂを一定の値に制御してＩＬＤを
変化させた時の光出力の変化を示しており、その特性は
矢印の向きにヒステリシス特性を有する。この現象を一
般に双安定現象と呼び、■ＬＤの履歴により一定の工Ｌ
Ｄ に対して光出力が２つの値を有する。例えば工ＬＤ
のバイアス値ＩＬＤ、ＢｉａＢ をヒステリシスル
ープの内部に設定する（第５図器間）と、光出力はＡ点
とＢ点の２つの状態をとり得る。Ａ点の状態にある時に
第４図中に示すように素子の可飽和吸収領域側からある
強度レベル以上の光信号を入射すると可飽和吸収領域の
吸収量が飽和することによって透明化しＡ点からＢ点に
安定状態が移行する（第６図参照）。いったんＢ点に移
行すると素子の出力光強度ＰＢは、入射光強度を変化し
ても一定値を保持する。Ｂ点からＡ点にリセットするの
は工ＬＤをヒステリシスループ以下に設定することによ
り行なうことができ、以上説明した双安定ＤＦＢレーザ
素子は光メモリとして用いることができる。
発明が解決しようとする問題点
ところが、前述したような構成の従来の素子では、２つ
の状態をメモリすることに滞まり、光通信あるいは光情
報処理分野の機能に制限を与えていた。つまり、ディジ
タルの光通信は現状では” ｏ”か１′かの２値によっ
て信号を伝送しているが、０″″か”１″′か２″かの
３値によって信号を伝送すると、例えばｎ回信号を伝送
する時の伝送容量は、２値では２ｎ、３値では３ｎとな
り、状態の数を増加すると伝送容量は大幅に増大するこ
とが容易に推測されるが、従来の素子では多値に対応す
る光メモリ現象は本質的に見い出され得ないことが問題
であった。
の状態をメモリすることに滞まり、光通信あるいは光情
報処理分野の機能に制限を与えていた。つまり、ディジ
タルの光通信は現状では” ｏ”か１′かの２値によっ
て信号を伝送しているが、０″″か”１″′か２″かの
３値によって信号を伝送すると、例えばｎ回信号を伝送
する時の伝送容量は、２値では２ｎ、３値では３ｎとな
り、状態の数を増加すると伝送容量は大幅に増大するこ
とが容易に推測されるが、従来の素子では多値に対応す
る光メモリ現象は本質的に見い出され得ないことが問題
であった。
本発明は上記問題点を解決するだめ、多値の安定な出力
状態を保持し、かつ光入力レベルに応じて状態を変化す
ることができる多値の光メモリ機能を有する半導体レー
ザ装置を提供するものである。
状態を保持し、かつ光入力レベルに応じて状態を変化す
ることができる多値の光メモリ機能を有する半導体レー
ザ装置を提供するものである。
問題点を解決するだめの手段
すなわち本発明は、分布帰還型半導体レーザの概略スト
ライプ形状を有する活性層に沿って、前記活性層と隣接
する位置あるいは同一の位置に、レーザ発振波長に対し
て可飽和吸収体となる領域を複数個それぞれ隔てて配置
したことにより、多値の光メモリ機能を得るものであり
、さらに可飽和吸収体が分布帰還型半導体レーザの構造
と同一の部分でなり、かつ独立に注入電流を変えて可飽
和吸収量を制御することにより、多値の光メモリ機能を
調節して容易に得ることを可能にしている。
ライプ形状を有する活性層に沿って、前記活性層と隣接
する位置あるいは同一の位置に、レーザ発振波長に対し
て可飽和吸収体となる領域を複数個それぞれ隔てて配置
したことにより、多値の光メモリ機能を得るものであり
、さらに可飽和吸収体が分布帰還型半導体レーザの構造
と同一の部分でなり、かつ独立に注入電流を変えて可飽
和吸収量を制御することにより、多値の光メモリ機能を
調節して容易に得ることを可能にしている。
作 用
本発明は第１図に示すような構成の分布帰還型半導体レ
ーザで第２図に示すような特性が得られることを我々が
初め見い出したことによるものである。
ーザで第２図に示すような特性が得られることを我々が
初め見い出したことによるものである。
分布帰還型半導体レーザでは原理的に骨間端面を共振器
として用いる必要がないために第２図に示す特性が得ら
れるものである。
として用いる必要がないために第２図に示す特性が得ら
れるものである。
一般に双安定現象を得るためには、２つの対向する反射
器と、その反射器で形成される共振器内部にレーザ利得
媒体と可飽和吸収体（非線形媒体）を最低必要な構成要
素とし、従来の２アプリ−ベロー型半導体レーザでは反
射器が骨間端面で固定されているためにたとえ内部に複
数の過飽和吸収体が存在しても双安定現象は一度しか起
こり得ない０ ところが分布帰還型半導体レーザでは、回折格子の効果
により素子内部に等価的な反射器が形成されるために、
可飽和吸収体の状態が飽和であるか未飽和であるかによ
って適宜その等価的な反射器の位置が移動し過飽和吸収
体の数に応じて多数回の双安定現象を繰り返すことにな
り、従来例のように入力光で過飽和吸収体の状態を変え
れば結果として多値の光メモリとして機能するわけであ
る。また活性層と同一の部分でなるおのおのの過飽和吸
収領域への注入電流を変化できるようにすると、過飽和
吸収体の吸収量を制御することになり、安定に再現性良
く前述の機能を得ることができる。
器と、その反射器で形成される共振器内部にレーザ利得
媒体と可飽和吸収体（非線形媒体）を最低必要な構成要
素とし、従来の２アプリ−ベロー型半導体レーザでは反
射器が骨間端面で固定されているためにたとえ内部に複
数の過飽和吸収体が存在しても双安定現象は一度しか起
こり得ない０ ところが分布帰還型半導体レーザでは、回折格子の効果
により素子内部に等価的な反射器が形成されるために、
可飽和吸収体の状態が飽和であるか未飽和であるかによ
って適宜その等価的な反射器の位置が移動し過飽和吸収
体の数に応じて多数回の双安定現象を繰り返すことにな
り、従来例のように入力光で過飽和吸収体の状態を変え
れば結果として多値の光メモリとして機能するわけであ
る。また活性層と同一の部分でなるおのおのの過飽和吸
収領域への注入電流を変化できるようにすると、過飽和
吸収体の吸収量を制御することになり、安定に再現性良
く前述の機能を得ることができる。
実施例
第１図から第３図までを用いて本発明の詳細な説明する
。第１図は分布帰還型半導体レーザを３つの領域に分割
し、２つを可飽和吸収領域、１つを分布帰還型レーザと
して作用させるものである。
。第１図は分布帰還型半導体レーザを３つの領域に分割
し、２つを可飽和吸収領域、１つを分布帰還型レーザと
して作用させるものである。
第１図において、１は電極、２はＩｎＰ 基板、３はＩ
ｎＧａＡｓＰ活性層、４ばＩｎＧａＡｓＰ 導波層、
６は回折格子、６はＩｎＰ クラッド層、７は分布帰
還型レーザ部制御電極、８および９はそれぞれ独立した
可飽和吸収領域制御電極である。
ｎＧａＡｓＰ活性層、４ばＩｎＧａＡｓＰ 導波層、
６は回折格子、６はＩｎＰ クラッド層、７は分布帰
還型レーザ部制御電極、８および９はそれぞれ独立した
可飽和吸収領域制御電極である。
図中ＩＬＤは電極７に流す分布帰還型レーザ部制御電流
、Ｉｂ１およびＩｂ２はそれぞれ電極８および電極９に
流す可飽和吸収領域制御電流である。
、Ｉｂ１およびＩｂ２はそれぞれ電極８および電極９に
流す可飽和吸収領域制御電流である。
第１図に示す素子の電極８，９にそれぞれ適当な可飽和
吸収領域制御電流より１．Ｉｂ２を流した状態で、分布
帰還型レーザ部制御電流工ＬＤ を変化すると、紙面右
向きに出す出力光の強度は第２図に示すように２つのヒ
ステリシスループを伴う。
吸収領域制御電流より１．Ｉｂ２を流した状態で、分布
帰還型レーザ部制御電流工ＬＤ を変化すると、紙面右
向きに出す出力光の強度は第２図に示すように２つのヒ
ステリシスループを伴う。
ヒステリシスループの向きは２つとも反時計方向にまわ
る。低光出力側のヒステリシスループは、電極８の下部
にある過飽和吸収領域と分布帰還型レーザ領域との双安
定動作によって起こる。まだ高光出力側のヒステリシス
ループは、電極９の下部にある過飽和吸収領域が双安定
動作に寄与するが、この時電極８の下部にある過飽和吸
収領域は既に飽和状態にあるため分布帰還型レーザの一
部として動作することによって起こる。
る。低光出力側のヒステリシスループは、電極８の下部
にある過飽和吸収領域と分布帰還型レーザ領域との双安
定動作によって起こる。まだ高光出力側のヒステリシス
ループは、電極９の下部にある過飽和吸収領域が双安定
動作に寄与するが、この時電極８の下部にある過飽和吸
収領域は既に飽和状態にあるため分布帰還型レーザの一
部として動作することによって起こる。
い捷、第２図中に示すように分布帰還型レーザ部制御電
流ＩＬＤ をヒステリシスループ内のＩＬＤ。
流ＩＬＤ をヒステリシスループ内のＩＬＤ。
Ｂｉａｓに固定すると光出力はＡ点、Ｂ点、０点の３つ
の状態を取り得る。第１図のように左側から入力光を入
れると出力光は第３図のように変化する。例えばＡ点の
状態（出力光強度ＰＡ）に工ＡＢより強い入力光を入れ
ると出力光強度はＰＡからＰＢの状態に移行する。この
時入力光強度が”ＢＣより弱い範囲で変化しても出力光
強度はＰＢのままである。次に入力光強度をＩＢＣより
強くすると出力光強度はＰｃ状態に移行し、入力光強度
変化に対しても一定の値を保持する。これは入力光の３
つの強度範囲に対して、３つの安定な光出力状態を保持
する３値の光メモリ機能である。
の状態を取り得る。第１図のように左側から入力光を入
れると出力光は第３図のように変化する。例えばＡ点の
状態（出力光強度ＰＡ）に工ＡＢより強い入力光を入れ
ると出力光強度はＰＡからＰＢの状態に移行する。この
時入力光強度が”ＢＣより弱い範囲で変化しても出力光
強度はＰＢのままである。次に入力光強度をＩＢＣより
強くすると出力光強度はＰｃ状態に移行し、入力光強度
変化に対しても一定の値を保持する。これは入力光の３
つの強度範囲に対して、３つの安定な光出力状態を保持
する３値の光メモリ機能である。
本実施例においては、過飽和吸収領域が２つある３値の
光メモリ機能を有する半導体レーザ装置について述べた
が、過飽和吸収領域の数を増やせば、多値の光メモリ機
能を同様に得ることができろ〇 なお本実施例はＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のｌ−Ｖ族化
合物半導体材料による例であるが、Ｇ ａ Ａ ｓ ／
Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ系等の他のｍ−ｖ族化合物半導
体材料や、ｎ −■族化合物半導体材料でも同様の効果
が得られることは言うまでもない。まだ過飽和吸収体は
、注入電流を制御した活性層と同一の部分でも良いし、
局所的高濃度不純物添加した活性層あるいはクラッド層
でも良く、その材質は何ら本発明の制限するところでは
ない。
光メモリ機能を有する半導体レーザ装置について述べた
が、過飽和吸収領域の数を増やせば、多値の光メモリ機
能を同様に得ることができろ〇 なお本実施例はＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系のｌ−Ｖ族化
合物半導体材料による例であるが、Ｇ ａ Ａ ｓ ／
Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓ系等の他のｍ−ｖ族化合物半導
体材料や、ｎ −■族化合物半導体材料でも同様の効果
が得られることは言うまでもない。まだ過飽和吸収体は
、注入電流を制御した活性層と同一の部分でも良いし、
局所的高濃度不純物添加した活性層あるいはクラッド層
でも良く、その材質は何ら本発明の制限するところでは
ない。
発明の効果
本発明は分布帰還型半導体レーザ領域と、概略分布帰還
型半導体レーザと同構造の複数の過飽和吸収領域により
、複数の双安定動作を繰り返すことにより、多値の光メ
モリ機能を提供するものであり、これからの光通信分野
および光情報処理分野での新しい応用が期待され、これ
によって得られる産業上の意義は非常に大きなものであ
る。
型半導体レーザと同構造の複数の過飽和吸収領域により
、複数の双安定動作を繰り返すことにより、多値の光メ
モリ機能を提供するものであり、これからの光通信分野
および光情報処理分野での新しい応用が期待され、これ
によって得られる産業上の意義は非常に大きなものであ
る。
第１図は本発明一実施例の半導体レーザ装置の断面構造
図、第２図は本発明実施例の半導体レーザ装置の特性説
明図、第３図は本発明実施例の半導体レーザ装置の特性
説明図、第４図は従来例の半導体レーザ装置の断面構造
図、第６図は従来例の半導体レーザ装置の特性説明図、
第６図は従来例の半導体レーザ装置の特性説明図である
０２・・・・・・ＩｎＰ基板、３・・・・・・ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４・・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
Ｓ・・・・・・回折格子、６・・・・・・ＩｎＰ クラ
ッド層、７・・・・・・分布帰還型し〜ザ部制御電極、
８，９・・・・・・可飽和吸収領域制御電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 レープ″烏乙動ＩＥＪｕ 嘉３図 、１ ；１ 入π九強久 第４図
図、第２図は本発明実施例の半導体レーザ装置の特性説
明図、第３図は本発明実施例の半導体レーザ装置の特性
説明図、第４図は従来例の半導体レーザ装置の断面構造
図、第６図は従来例の半導体レーザ装置の特性説明図、
第６図は従来例の半導体レーザ装置の特性説明図である
０２・・・・・・ＩｎＰ基板、３・・・・・・ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、４・・・・・・ＩｎＧａＡｓＰ導波層、
Ｓ・・・・・・回折格子、６・・・・・・ＩｎＰ クラ
ッド層、７・・・・・・分布帰還型し〜ザ部制御電極、
８，９・・・・・・可飽和吸収領域制御電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 レープ″烏乙動ＩＥＪｕ 嘉３図 、１ ；１ 入π九強久 第４図
Claims (2)
- （１）分布帰還型半導体レーザの、概略ストライプ形状
を有する活性層に沿って、前記活性層の内部もしくは活
性層と隣接する位置あるいは同一の位置に、レーザ発振
波長に対して可飽和吸収体となる領域を複数個それぞれ
隔てて配置した構成からなることを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - （２）可飽和吸収体が分布帰還型半導体レーザの構造と
同一の部分でなり、かつ独立に注入電流を変えて可飽和
吸収量を制御する手段を有することを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286026A JPS62144382A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60286026A JPS62144382A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62144382A true JPS62144382A (ja) | 1987-06-27 |
Family
ID=17699013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60286026A Pending JPS62144382A (ja) | 1985-12-19 | 1985-12-19 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62144382A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0285393A2 (en) * | 1987-03-31 | 1988-10-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Wavelength Conversion Element |
| US5184247A (en) * | 1989-07-17 | 1993-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Optically stabilized feedback amplifier |
-
1985
- 1985-12-19 JP JP60286026A patent/JPS62144382A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0285393A2 (en) * | 1987-03-31 | 1988-10-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Wavelength Conversion Element |
| US5184247A (en) * | 1989-07-17 | 1993-02-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Optically stabilized feedback amplifier |
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